主动容错副本存储系统的可靠性分析模型

主动容错机制通过预先发现即将故障的硬盘来提醒系统提前迁移备份危险数据,从而显著提高存储系统的可靠性。针对现有研究无法准确评价主动容错副本存储系统可靠性的问题,提出几种副本存储系统的状态转换模型,然后利用蒙特卡洛仿真算法实现了该模型,从而模拟主动容错副本存储系统的运行,最后统计系统在某个运行时期内发生数据丢失事件的期望次数。采用韦布分布函数模拟设备故障和故障修复事件的时间分布,并定量评价了主动容错机制、节点故障、节点故障修复、硬盘故障以及硬盘故障修复事件对存储系统可靠性的影响。实验结果表明,当预测模型的准确率达到50%时,系统的可靠性可以提高1~3倍;与二副本系统相比,三副本系统对系统参数更敏感。所提模型可以帮助系统管理者比较权衡不同的容错方式以及系统参数下的系统可靠性水平,从而搭建高可靠和高可用的存储系统。     

基于VxWorks的高可用容错系统的设计与实现

文中设计了一种容错系统,该系统是建立在应用程序层之下、操作系统层之上位置结构的中间件。系统由三模冗余与其之间的通信链路组成系统的硬件结构以及由故障检测模块（对节点的检测和对应用程序的检测）、故障处理模块所组成的软件部分构成。基于VxWorks实时操作系统,设计了一种高可用的容错中间件系统,分析了系统的组成原理,给出了基于心跳检测的故障检测机制和N版本编程方法进行故障检测,以及前向和后向任务恢复方法进行故障恢复,并实现了原型系统。试验表明：给出的容错中间件系统具备了基本的容错能力,可有效提高系统的可用性和可靠性。     

基于 VxWorks 的高可用容错系统的设计与实现

文中设计了一种容错系统,该系统是建立在应用程序层之下、操作系统层之上位置结构的中间件.系统由三模冗余与其之间的通信链路组成系统的硬件结构以及由故障检测模块(对节点的检测和对应用程序的检测)、故障处理模块所组成的软件部分构成.基于 VxWorks 实时操作系统,设计了一种高可用的容错中间件系统,分析了系统的组成原理,给出了基于心跳检测的故障检测机制和 N 版本编程方法进行故障检测,以及前向和后向任务恢复方法进行故障恢复,并实现了原型系统.试验表明:给出的容错中间件系统具备了基本的容错能力,可有效提高系统的可用性和可靠性     

基于MPI并行程序的容错系统设计

为了确保并行程序能够在并行环境下准确地运行,须提高系统的可靠性,将容错技术应用到并行计算中。该文针对MPI并行程序提出一种容错系统的设计方法,采用检查点/卷回恢复技术、并添加故障检测功能,能够有效地处理节点失效故障和进程失效故障,在一定范围内实现容错,为MPI环境下进行大规模计算提供一个可使用的应用模型。     

基于分布式架构的星载并行计算机容错技术

星载计算机需要容错技术来满足在外太空运行的可靠性要求。目前的星载计算机多机系统通常设计为主从结构,集中于一个主节点上进行容错策略控制,这种结构存在着一点失效即瘫痪的隐患。为此,本文提出一种分布式架构下的星载并行容错计算机系统,将集中控制的容错部件分布化于各个节点之上,提高了系统的容错可靠性,在此架构上提出了计算节点、容错部件和I/O等容错策略,并给出了相应的模型及模拟测试结果,为进行类似项目的开发研究提供了有价值的指导和参考。     

P2P系统中降低错误相关性的方法

目前许多P2P网络存储系统都采用了m／n容错机制来提高系统的可用性和可靠性,但是在实际应用中,服务器之间发生相关错误会导致这种容错机制具有低容错率．针对这种问题,描述了一种在P2P系统中寻找低错误相关的服务器节点集合的方法,m／n容错机制可以通过使用此集合中的服务器节点来提高其容错率,从而使得系统具有高可用性和可靠性,并对此方法进行了实验分析,验证了方法实用有效．     

航空火控计算机的容错技术分析

可靠性是航空火控系统主要指标,而容错技术是提高航空火控系统可靠性的重要途径。本文根据可靠性原理和容错技术,分析了容错技术在火控系统中的应用,并用实际火控系统：飞机军械检测系统、平显自检系统,分别分析了故障检测技术、屏蔽技术和动态冗余技术,最后对火控计算机实现容错式硬件和容错软件进行了分析和研究。     

燃料电池城市客车整车控制系统容错研究

为了解决燃料电池城市客车中安全性和可靠性问题,从车辆通信系统和整车控制器两个方面进行容错设计.本文设计并实现具有两条独立的CAN通道容错CAN节点,利用了CAN规范中的故障界定机制实现通道间的有效切换.整车控制器硬件设计采用两个微控制器,设计相应软件使其具有"失效安全"的能力.针对输入驾驶信号和部件信息,整车控制器进行故障诊断和处理,增强了整车控制器自身的故障诊断能力.最后,整车容错系统在整车控制器测试平台进行硬件在环仿真.试验验证了容错设计的有效性.     

分布式WSN系统中的拜占庭故障算法研究

在分布式WSN系统中,簇内有相当多的无线传感器节点,这些节点可能会部署在各种环境中,采用从单个传感器上所获取信息可靠性不高。为了提高系统的可靠性,需要对多个传感器节点采集数据进行综合,这样就可以有效地提高所获得数据的精度和可信度。研究了在系统节点发生拜占庭故障的情况下,利用现有WSN的数据融合方法以及安全系统中的拜占庭将军问题,提出了一种新的基于OM算法与贝叶斯检测算法的容错检测算法,合理而有效的进行数据融合,减小拜占庭故障对系统的影响,从而使所有节点做出一致决定。通过仿真得出该算法可以保证节点决策具有较高一致性的情况下仍有较高的故障节点减少率。     

基于网络感知的容错志愿计算

针对志愿计算系统中节点分布在不同地理位置的特性,分析了传统主一从计算模型在志愿计算系统中的缺陷,提出了基于网络感知的容错志愿计算模型,该模型考虑了节点的网络因素,将节点划分到不同的子集中,基于该模型能够处理由于网络因素造成的故障。另一方面对传统的覆盖容错策略进行了改进并将其应用到容错志愿计算中。实验结果表明,基于网络感知的模型和改进覆盖容错策略能够显著地提高志愿计算系统的可靠性和性能。     

具备重构能力的三模冗余器载计算机研究

器载计算机是航天器电气系统的重要组成部分,需要冗余技术来满足其高可靠性运行要求。为了保证航天器上计算机在出现异常故障时仍能正常工作,对传统三模容错结构、具有降级功能的三模容余结构的体系结构、算法原理、关键技术等内容进行了研究。综合使用多种检测机制确保可靠锁定故障机,基于故障机无法修复时再逐步降级使用的策略,以正常工作的当班机为基础,通过故障机在每个流程的开始读取刷新后的当班机指针和重要状态参数并在流程的结束向当班机发送同步请求的方式,提出了一种具备重构能力的三模冗余器载计算机设计方案,设计了三模冗余重构流程,使故障机具备自修复的能力。实践表明,该重构方法能有效地提高器载计算机系统的可靠性,对高可靠器载计算机设计与实现具有较好的工程参考意义。     

面向拜占庭弹性的余度管理方案

综合化航空电子系统是新一代飞机的一个重要特征,其可靠性和稳定性对整个飞机的飞行和安全起着决定性作用.针对航电系统应当具有高可靠性的特点,提出一种分布式集群余度架构,并设计相应的余度管理方法,以容忍航电系统故障后可能出现的拜占庭错误,有效提高容错计算机的可靠性和容错能力.采用门限签名和集群选主两种方案优化提出的余度管理方法,降低集群中余度计算机之间的通信开销,避免影响航电系统的实时性,提高余度管理效率.通过模拟实验进行测试,结果验证了分布式集群余度管理方法可以有效提升航电系统的可靠性,增强拜占庭弹性,实现在n余度的航电系统中只要拜占庭节点数小于n/3,系统仍然能够正确运行,并且优化方案具有更低的通信开销和计算开销.     

基于Rejuvenation和检查点技术的软件性能研究

近年来，一种新兴的软件容错技术Rejuvenation得到了广泛研究。该文将这项技术与传统的检查点技术相结合，提出了一种保障系统可靠性的容错策略，利用流体随机Petri网(Fluid Stochastic Petri Net，FSPN)这一模型描述语言，建立结合Rejuvenation和检查点技术的软件系统工作模型，并以执行这一策略后系统的丢包率和总损失作为性能指标。对模型的数值分析和仿真表明，这项技术较之单纯的检查点技术，可以大大降低丢包率，提高系统可靠性。最后，根据系统损失函数，可以确定执行Rejuvenation的最优策略。     

一种对称斜置式四陀螺惯导冗余配置方案

针对惯性器件冗余数量少,捷联惯导系统可靠度提升少的问题,首先分析了冗余优化准则的等价性,给出了最优冗余配置的充要条件。在基于四陀螺的正交方案、斜置方案和圆锥方案可靠度对比分析的基础上,提出一种对称斜置式方案,能进一步提高四陀螺方案的捷联惯导系统可靠度,而且该方案在陀螺出现故障时,系统精度具有很好的一致性,仿真结果表明：对称斜置式方案是陀螺数量为4个时的最优配置方案之一。该方案对于冗余数量较少的舰船惯导系统设计具有较强的借鉴意义。     

考虑切换的强实时双机系统的可靠性研究与实现

在高可靠,强实时环境中,双机系统的状态切换已成为系统实时性,可靠性的关键。该文主要提出考虑切换的强实时双机系统可靠性模型,并给出了提高强实时双机系统可靠性的方法。     

基于Linux高可靠性网络子系统的分析

在分析了Linux操作系统下的高可靠性网络子系统的基本方案的基础上提出了一种高可靠性网络子系统的改进方案，并对Linux的网络系统进行软件分析，分析其层次结构、网络设备的控制及网络通讯流程。     

变电站直流系统的容性无功优化设计及评价

针对变电站经常由于直流系统接地而导致保护装置误动作的问题,提出了直流系统容性无功的概念,并采用容性无功的优化设计方法设计了一种集中独立式直流系统供电优化方案。该方案降低了直流线路的对地容性,在满足供电可靠性的基础上,通过优化线路走径达到减少无功功率的目的,减少了保护装置的误动作问题,提升了直流系统的运行效率。最后对该方案的无功优化效果进行了评价,验证了其安全可靠性及经济性。     

指挥信息系统的可靠性设计

本文主要介绍了软件的可靠性技术方法,包括避错设计、查错设计和容错设计。针对指挥信息系统,给出实际实现避错、查错和容错的软件设计方法。实际应用表明,该可靠性设计的应用切实提高了系统的可靠性能。     

Reliability assessment method for structural observer based FDI scheme by a graph theoretic approach

The aim of this paper is to assess the reliability of a fault detection and isolation scheme (FDI) and the impact of sensor’s failure probability on such scheme. The proposed method is based on a graph-theoretic approach and assumes only the knowledge of the system’s structure. For a structured linear system (SLS), we first recall the fault diagnosis conditions when using an observer based scheme. Then, we deduce the sets of sensors that ensure the validity of such conditions. Next, we proceed with a reliability analysis of this kind of diagnosability property based on the sensors’ reliability. Through the assessment of an importance factor, we propose a simple maintenance strategy to maintain the level of the property reliability. The contribution concerns the combination of dependability and structural analysis for studying system’s properties.     

数字网络编码的正交协作方案

针对网络编码的正交放大转发(OAF)方案不能避免错误传播的问题,提出中继节点采用译码转发(DF)协议的网络编码正交协作方案。该方案的中继节点根据译码的正确与否决定是否转发源节点的信号,避免了错误传播,提高了系统的可靠性。理论分析表明,所提方案的平均互信息和可靠性都优于OAF方案,仿真结果也验证了理论分析的正确性。